پتانسیل سیل خیزی

جامعه انسانی و گستره طبیعی به طور فزاینده ای به مناطق آسیب پذیر در مقابل بلایای طبیعی مانند سیل تبدیل شده اند. این وضعیت در دو دهه گذشته به ویژه در استان گلستان به خصوص حوضه آبخیز قورچای که یکی از مهم ترین مناطق سیل خیز استان که در چند سال گذشته سیل های مخرب و ویرانگری به وقوع پیوسته است، تشدید شده است. با توجه به منابع محدود مالی، اولویت بندی مکانی اجرای پروژه های آبخیزداری در مناطق با پتانسیل سیل خیزی بالاتر سبب افزایش حداکثری نتایج می شود. ازآنجاکه پارامترهای متعدد کمی و کیفی بر پتانسیل سیل خیزی تأثیرگذار هستند و بعضاً متضاد با یکدیگر، انتخاب مناطق حساس دشوار و پیچیده می باشد. از طرف دیگر با توجه به عدم قطعیت در تصمیم گیری به دلیل خطای موجود در دقت داده های پایه و نظرات متضاد کارشناسی، برای بررسی اهمیت نسبی معیارها و زیرمعیارها یک فرایند دومرحله ای برای حل مسئله ارائه شده است. در الگوریتم پیشنهادی ابتدا با روش بردار ویژه و آنتروپی اهمیت نسبی معیارها تعیین سپس روش بازنمونه گیری بوت استرپ به منظور به روزرسانی ماتریس اولیه با توجه به وزن های اولیه محاسبه شده استفاده گردید. سپس ماتریس تشکیل شده با روش ویکور بی وزن شده و مناطق بحرانی ازنظر پتانسیل سیل خیزی اولویت بندی شد. مزیت روش ویکور نسبت به سایر روش های تصمیم گیری چند متغیره استفاده از داده های خام در سطح زیر معیارها و بدون در نظر گرفتن نظرات کارشناسی است.

حوضه های کوچک جنگلی که عمدتاً سرشاخه های بیشتر رودخانه ها در حوضه آبریز دریای مازندران هستند، فاقد داده های ثبت شده طولانی مدت است؛ بنابراین مدل های ساختار فیزیکی ابزاری مناسب جهت مطالعه آن ها محسوب می شوند. در این تحقیق با استفاده از مدل بارش-رواناب BROOK90 شبیه سازی مؤلفه های بیلان آب و بررسی تأثیر شرایط هیدروژئولوژی و مورفولوژی بر آن در حوضه معرف کسیلیان انجام شد. یک دوره 20 ساله از داده های هیدروکلیماتولوژی برای اجرای مدل آماده گردید. واسنجی مدل با داده های مربوط به دوره آماری (۱۹۹3-۱۹۹2) و اعتبارسنجی آن با داده های سال های 2004 تا 2006 انجام شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل حساسیت پارامترهای مدل مؤید آن است که خصوصیات زمین شناسی، هیدروژئولوژی و کاربری اراضی نقش مهمی در مؤلفه های بیلان آب این حوضه دارند. نتایج مدل نشان می دهد که حدود %76 بارش تبدیل به تبخیر و تعرق و مقدار %24 آن تبدیل به رواناب شده است. از مؤلفه های رواناب، جریان پایه %67/44 از کل رواناب و جریان سطحی و جریان میان بر به ترتیب %32/38 و %99/16 بقیه آن را تشکیل داده اند. افزایش پوشش جنگلی سبب کاهش در میزان کل تبخیر و کاهش درمجموع مؤلفه های رواناب شده؛ نقش مهمی در کاهش پتانسیل سیل خیزی و افزایش میزان ذخایر آب زیرزمینی حوضه معرف کسیلیان خواهد داشت.

تعیین پتانسیل سیل خیزی حوضه های آبخیز و اولویت بندی زیرحوضه ها، یکی از مهم ترین اقدامات در مطالعات آمایش سرزمین محسوب می شود. در تحقیق حاضر اولویت بندی پتانسیل سیل خیزی زیرحوضه ها در آبخیز پل شاه در استان کرمانشاه انجام شد. بدین منظور ابتدا داده ها و لایه های مختلف از قبیل کاربری اراضی، اقلیم و هیدروگراف سیلاب و بارش متناظر منطقه مطالعاتی تهیه گردید. سپس با کنترل داده های متناظر بارش و سیلاب، دو رویداد در مرحله واسنجی (22/08/1391 و 06/09/1391) و یک رویداد در مرحله اعتبارسنجی (20/12/92) بکار گرفته شدند. به منظور شبیه سازی بارش-رواناب از روش SCS و برای تعیین تلفات اولیه از روش شماره منحنی از نرم افزار HEC-HMS استفاده شد. ارزیابی مدل با ضریب ناش-ساتکلیف انجام شد. همچنین به منظور تعیین بارش طرح، از توزیع های آماری در نرم افزار SMADA در دوره آماری 1377-1394 استفاده گردید. نتایج نشان داد ضریب کارایی مدل بعد از واسنجی برای هر دو رویداد مثبت بوده و به 872/0 و 173/0 ارتقاء یافته اند. همچنین درصد خطای دبی اوج نیز صفر شد. در مرحله اعتبارسنجی بر اساس میانگین مقادیر اصلاح شده شماره منحنی و تلفات اولیه نیز، ضریب کارایی برابر 336/0 و خطای دبی اوج، 8 درصد شد که دقت و صحت مدل سازی به اثبات رسید. در بررسی پتانسیل سیل خیزی مشخص شد که بارش طرح با مقدار 93 میلی متر قادر است سیلابی با دبی اوج m3/s 200 در خروجی حوضه ایجاد نماید. با بررسی سهم مشارکت زیرحوضه ها مشخص شد که زیرحوضه های خروجی به دلیل وضعیت زمین شناسی و پوشش، پتانسیل سیل خیزی بیشتری داشته و زیرحوضه های بالادست سیل خیزی کمتری دارند

امروزه سیل به عنوان یکی از مهم ترین مخاطرات محیطی شناخته شده در طبیعت است. کشور ایران به دلیل برخورداری از شرایط طبیعی مساعد برای سیل خیزی در زمره کشورهای حادثه خیز از نظر وقوع این مخاطره است. هدف اصلی این پژوهش تعیین پهنه های سیل خیز و سیل گیر حوضه لیقوان چای تبریز است. جهت انجام این کار از مدل ترکیبی فرآیند تحلیل شبکه و منطق فازی به همراه 12 پارامتر طبیعی استفاده شده است. بر اساس مدل فرآیند تحلیل شبکه برای سیل خیزی، معیارهای شیب(187/0)، جنس سازند(125/0) و برای سیل گیری نیز پارامترهای شیب(229/0)، انحنای پلان (2/0) بیشترین ضریب تأثیر را داشته اند. بر اساس نتایج، بخش های جنوبی حوضه با قرارگیری در پهنه هایی با پتانسیل خیلی زیاد و زیاد، به عنوان سیل خیزترین بخش های حوضه معرفی شده اند. این مناطق به خاطر سنگ بستر آتشفشانی، نفوذپذیری پایین، شیب زیاد، دریافت بارش بیشتر و تراکم شبکه آبراهه بالا قابلیت تولید روآناب بالایی را دارا هستند و از این نظر در کلاس طبقات با پتانسیل خیلی زیاد و زیاد قرار گرفته اند. از نظر سیل گیری نیمه شمالی حوضه بیشترین پتانسیل سیل گیری را دارد. این مناطق عمدتاً زمین های اطراف رودخانه های اصلی، زمین های پست و هموار بخش خروجی حوضه را در بر می گیرند. از نظر تقسیمات واحدهای اراضی این مناطق عمدتاً به عنوان زمین هایی با پستی و بلندی کم و شیب نسبی کمتر از 10 درصد می باشند که اغلب نواحی حاشیه ای رودخانه ها، تراس های قدیمی و جدید را در بر می گیرند. این مناطق با ویژگی هایی همچون شیب کم، ارتفاع نسبی پایین، فاصله کم از رودخانه و انحنای پلان و پروفیل مقعر مشخص شده اند.

تمرکز اقدامات مدیریت آبخیز باید در جهت کنترل رواناب، پیش بینی سیلاب و تعیین سهم مشارکت زیرحوزه ها در تولید سیل با هدف کاهش خسارت باشد. ارائه راهکارهای مدیریتی و اجرایی کنترل سیل نیازمند توسعه مدل ها در زمینه مدل سازی بارش-رواناب و شبیه سازی هیدروگراف جریان به خصوص در حوزه های فاقد آمار است. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی کارآمدی مدل HEC-HMS در شبیه سازی بارش-رواناب حوزه آبخیز عموقین و تعیین سهم مشارکت زیرحوزه ها در جریان خروجی است. در این راستا، مدل HEC-HMS برای 9 رویداد متناظر بارش-رواناب با روش شماره منحنی SCS در بخش تلفات، روش هیدروگراف واحد SCS در بخش تبدیل بارش به رواناب و روش Muskingum در بخش روندیابی اجرا شد. سپس پارامترهای ورودی مدل برای شش رویداد با تابع هدف Nash-Sutcliffe بهینه شده و میانگین مقادیر بهینه شده، برای سه رویداد دیگر در مرحله اعتبارسنجی در نظر گرفته شد. در ادامه به منظور اولویت بندی سیل خیزی زیرحوزه ها مدل HEC-HMS برای بارش طرح 25 ساله با حذف یک به یک زیرحوزه ها اجرا گردید و شاخص های سیل خیزی F% و

امروزه سیل یکی از رایج ترین و پرهزینه ترین بلایای طبیعی جهان است که خسارات و تلفات انسانی و مادی زیادی را بر جوامع انسانی وارد می سازد. برای پیشگیری و کاهش اثرات سیل، اجتناب از قرار گرفتن در معرض این مخاطرات از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی یکی از روش هایی است که جهت کاهش خطرات ناشی از سیل می توان اتخاذ نمود. در این پژوهش با استفاده از روش L-THIA و مدل منطق فازی اقدام به پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی در حوضه آجرلوچای شده است. جهت انجام این کار از نه فاکتور طبیعی (ارتفاع، اقلیم، واحد اراضی، شیب، لیتولوژی، تراکم زهکشی، گروه های هیدرولوژیکی خاک، رواناب و کاربری زمین) استفاده شده است. نتایج به دست آمده از پهنه بندی سیل خیزی در منطقه نشان می دهد که بیشتر مساحت حوضه (حدود 6/65 درصد) دارای پتانسیل سیل خیزی کم، خیلی کم و متوسط قرار دارد. این مناطق بیشتر در بخش های غربی و پست حوضه قرارگرفته اند. بیشتر مناطق سیل خیز حوضه در نیمه شرقی و شمال شرقی حوضه قرارگرفته است. در این مناطق زمین ها ازنظر تراکم شبکه زهکشی در کلاس بالاتری قرار دارند که خود عاملی برای سیل خیز بودن حوضه می باشد. درصد زمین های سیل خیز حوضه در دو کلاس پتانسیل زیاد و خیلی زیاد در حدود 4/34 درصد از کل مساحت حوضه می باشد.  

اولویت بندی زیرحوضه ها از نظر پتانسیل سیل خیزی تأثیری مهم در مدیریت حوضه آبریز دارد. هدف اولویت بندی سیل خیزی در زیرحوضه ها ارائه الگویی برای کاهش خطرات سیل و ارزیابی نقش زیرحوضه ها در دبی اوج هیدروگراف سیلاب خروجی از حوضه است. در پژوهش حاضر پتانسیل سیل خیزی زیرحوضه ها بر اساس پارامترهای 12گانه مورفومتری و اولویت بندی زیرحوضه های آبریز گادر بر اساس روش ترکیبی آنالیز مورفومتریک و همبستگی آماری انجام گرفت. ابتدا، مقادیر 12 پارامتر مورفومتری و شاخص Cv محاسبه شده، و زیرحوضه ها از نظر پتانسیل سیل خیزی پهنه بندی شدند. سپس، ارتباط بین پارامترها و تعیین وزن تأثیر هر یک با روش های همبستگی تاو کندال و آنالیز مجموع وزنی (WSA) تحلیل شد. در نهایت، شاخص اولویت بندی زیرحوضه ها (SWPI) بر اساس روش ترکیب خطی وزنی (WLS) برای هر یک از زیرحوضه ها محاسبه شد. به منظور اعتبارسنجی نتایج داده های موقعیت سیل های مخرب گذشته در حوضه آبریز گادر به کار گرفته شد. نتایج نشان داد در روش پتانسیل سیل خیزی که بر اساس 12 پارامتر مورفومتری محاسبه شده، زیرحوضه های شیخان چای و صوفیان چای پتانسیل زیاد سیل خیزی، زیرحوضه چشمه دول، پتانسیل متوسط، و زیرحوضه های گدار چای و نهر نلیوان، پتانسیل کمی برای سیل خیزی دارند. در واقع، 83 / 33 درصد مساحت حوضه گادر دارای پتانسیل خطر زیاد، 28 / 14 درصد دارای پتانسیل خطر متوسط، و 88 / 51 درصد دارای پتانسیل خطر کم می باشند. نتایج پارامترهای مورفومتری و همبستگی آماری نشان داد به ترتیب، زیرحوضه های شیخان چای و صوفیان چای با مقادیر 1 / 24 و 10 / 21 اولویت دارترین زیرحوضه ها شناسایی شدند. مقایسه نتایج دو روش با شرایط مورفومتری و ژئومورفولوژی زیرحوضه ها نشان می دهد نتایجی که با تکیه بر 12 پارامتر مورفومتری حاصل شده است، تطبیق بیشتری با شرایط ژئومورفیک حوضه دارد.

سیلاب ناگهانی، پدیده ای پیچیده و مخرب و پیش بینی آن بسیار دشوار است. حوضه قصر شیرین به علت رخنمون سازندهای نفوذناپذیر، شبکه زهکشی متراکم، توپوگرافی ناهموار، ویژگی های کاربری اراضی و رخداد بارش های سنگین، مستعد وقوع سیلاب ناگهانی است؛ بر این اساس هدف این پژوهش، ارزیابی و پهنه بندی خطر سیلاب ناگهانی در این حوضه است. در پژوهش حاضر از دو روش محاسبه درجه خطر و MFFPI استفاده شده است. روش درجه خطر از یازده پارامتر مورفومتریکی مؤثر در سیل خیزی و روش MFFPI از شش پارامتر فیزیوگرافی برای پهنه بندی خطر سیلاب ناگهانی استفاده می کنند. نتایج نشان می دهد براساس روش محاسبه درجه خطر، 93 درصد مساحت حوضه قصر شیرین، پتانسیل خطر زیاد و خطر شدید سیلاب ناگهانی دارد. براساس مدل MFFPI، پهنه های با پتانسیل خطر زیاد و خیلی زیاد رخداد سیلاب ناگهانی، 60 درصد مساحت حوضه قصر شیرین و پهنه های با خطر کم و خیلی کم نیز، 20 درصد مساحت این حوضه را دربرگرفته اند. ناهمگونی بالایی نقشه نهایی مدل MFFPI ناشی از ژئومورفولوژی فرسایش یافته حوضه است و نواحی کوهستانی، پتانسیل کم و مناطق تپه ماهوری و دشت فرسایشی، پتانسیل خطر زیاد سیلاب ناگهانی دارند. روش درجه خطر مبتنی بر اندازه گیری پارامترهای مورفومتری است و پتانسیل خطر سیلاب ناگهانی را برای کل حوضه ارائه داده است؛ اما مناطق پرخطر و کم خطر را در داخل حوضه مشخص نمی کند. درمقابل مدل MFFPI، پارامترهای فیزیوگرافی مؤثر در ایجاد سیلاب را در پهنه بندی خطر سیلاب به کار می گیرد و براساس آن، مناطق پرخطر و کم خطر را در داخل حوضه مشخص می کند. به طور کلی برپایه نتایج این مدل ها، حوضه قصر شیرین پتانسیل خطر زیاد در رخداد سیلاب ناگهانی دارد.

در سال های اخیر به دلیل وقوع سیلاب های مکرر در حوضه آبخیز رودخانه های سه هزار و دوهزار تنکابن (چشمه کیله) و متعاقب آن ایجاد خسارات ناشی از سیل در محدوده شهری تنکابن، لزوم توجه به پهنه بندی خطر سیل خیزی را به ویژه در زمین های حاشیه رودخانه های اصلی حوضه مورد بررسی بیش از پیش نمایان ساخته است. در این پژوهش، با رویکردی مبتنی بر دیدگاه سیستمی در یک حوضه آبخیز، در ابتدای کار بر اساس ویژگی های توپوگرافی، زمین شناسی، فیزیوگرافی، پوشش اراضی و هیدرواقلیمی، با استفاده از تحلیل خوشه ای اقدام به شناسایی مناطق همگن هیدرولوژیک گردید؛ با انجام این مرحله، سه منطق همگن هیدرولوژیکی در حوضه آبخیز تعیین شد. در گام دوم، با بهره گیری از 4 معیار توپوگرافی، زمین شناسی، پوشش اراضی و هیدرواقلیم و به کار بردن روش تحلیل سلسله مراتبی فازی، اقدام به پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی در مناطق همگن هیدرولوژیک شد. نقشه پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی در منطقه مطالعاتی نشان داد که بیشترین مساحت از منطقه مطالعاتی در طبقه سیل خیزی متوسط قرار دارند؛ در نهایت، به منظور تعیین مهم ترین عوامل مؤثر در پتانسیل سیل خیزی حوضه از تحلیل عاملی استفاده گردید. یافته های تحلیل عاملی بیانگر آن است که در مناطق همگن هیدرولوژیک، بر اساس 2 عامل و 20 متغیر، 100 درصد واریانس داده ها توجیه شده است که عامل دوم با بار عاملی 995/0، 1/51 درصد از واریانس کل را توجیه می کند. در عامل دوم پارامترهای مساحت، طول آبراهه اصلی، تراکم شبکه زهکشی، نسبت انشعاب، ضریب شکل هورتن، زمان تمرکز، درصد اراضی جنگل، درصد اراضی مرتع و درصد اراضی با نفوذپذیری زیاد، همبستگی بالایی (بیشتر از 75/0) را با پتانسیل سیل خیزی نشان داده اند که در این میان مهم ترین پارامتر مؤثر در سیل خیزی مناطق همگن هیدرولوژیک مورد بررسی، عامل مساحت با بار عاملی 997/0 است.